[发明专利]一种基于单目视觉的O型密封圈尺寸测量方法

说明书

本发明提供了一种基于单目视觉的O型密封圈尺寸测量方法，通过在视觉测量系统建立后设计绘制有方形黑白棋盘格的标定板进行标定，从而在目标图像与实物之间建立起空间坐标的映射关系，克服了现有技术中利用标准尺寸元件或者标尺图像作为标定物时，其自身公差或者精度所造成的测量结果不准确的技术问题。黑白棋盘格在图像中与背景之间的对比度更加明显，显著降低了图像滤波、图像分割、图像边缘提取等算法的复杂度。在完成系统标定的同时将同步进行多个密封圈的尺寸测量，当相机与标定板间距发生改变时，对视觉测量系统的重新标定也将变得更为简单。

技术领域

本发明属于视觉测量技术领域，具体涉及一种基于单目视觉测量O型密封圈尺寸的方法。

背景技术

视觉测量作为一门新兴的高新技术，以其独有的非接触、实时性、精度高等优点在工业检测领域具有广阔的应用前景，而其中的单目视觉测量是指仅利用一台视觉传感器采集图像并对物体几何尺寸进行测量的方式。单目视觉测量结构简单、标定步骤少，近年来在该领域的研究比较活跃。

在现有的某些采用单目视觉测量密封圈尺寸技术方案中，选取一个标准的橡胶密封圈，用游标卡尺精确测量出其内外径大小，然后用视觉检测系统获取该标准橡胶密封圈的图像，经图像处理得出橡胶圈灰度图的内外半径的像素数，最后对应的尺寸关系由PC机计算得到，经过多次测试得出定标计算的各参数关系。由于该方案通过人工操作游标卡尺测量橡胶密封圈的尺寸来作为标准尺寸，进而标定密封圈视觉测量系统，因此人工读数引入了很大的不确定性，且密封圈有制造公差，同型号密封圈尺寸也不一致，需要多次测量减小误差，费时费力。

其他的某些方案中将一标准刻度线纹尺放置于万工显二维平台上，对原始图像经过二值化、边缘提取、细化处理，将标准尺刻度线条细化成一个像素宽，形成骨架，如图1所示，由软件读出每个像素行中两个像素灰度值为1的像素点间的像素个数，并求平均值。再由公式计算出1个像素点实际对应的物理距离。该方案以标准线纹尺尺寸为实际参照标准尺提高了标定精度，但是在线纹尺图像分割，刻度边缘提取方面增加了标定算法复杂度，且实际测量精度受线纹尺刻度精度的限制，也容易引入误差。

发明内容

为克服上述现有技术中的问题，本发明提供了一种基于单目视觉的O型密封圈尺寸测量方法，具体包括以下步骤：

步骤1、采用适合指标规格的工业相机、镜头、计算机以及环形LED光源搭建针对型密封圈的视觉测量系统，并对所述视觉测量系统进行标定；

步骤2、采集O型密封圈的图像信息，通过对图像信息预处理以强化待测O型密封圈与其所在的目标区域背景之间的差异；

步骤3、对待测O型密封圈进行边缘检测，提取出内边缘像素所对应的最小外接矩形以及外边缘像素所对应的最大外接矩形；

步骤4、根据所述最小外接矩形、最大外接矩形以及所述视觉测量系统的标定数据计算得到待测O型密封圈的内外径尺寸。

进一步地，所述对所述视觉测量系统进行标定具体包括以下步骤：

1)选择适合尺寸的标定板并在其中间位置绘制特定尺寸和分辨率的黑色棋盘格；将所述标定板设置在与所述工业相机相距特定距离的位置。

2)采集标定板图像信息并执行所述预处理，并检测图像信息中所述棋盘格的边缘像素；

3)根据所述棋盘格的实际尺寸与棋盘格的横纵方向中线分别对应的像素数，建立相同位置处的目标区域图像像素与实物之间的空间坐标映射关系。

进一步地，通过对图像信息预处理以强化待测O型密封圈与其所在的目标区域背景之间的差异具体包括：

对获取图像信息中的灰度信息并采用中值滤波来强化待测O型密封圈的边缘的灰度特征；